ES2972530T3 - Radar de detección de drones - Google Patents
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Abstract
Un radar de detección de drones comprende una pluralidad de sistemas de antena, estando dispuesto cada sistema de antena para transmitir una señal a un sector asociado y para recibir señales reflejadas desde objetivos en el sector, formando los sectores colectivamente un volumen monitoreado, y en el que un subconjunto de los sistemas de antena están activos en cualquier momento, estando dispuesto el subconjunto activo de sistemas de antena para monitorear sus respectivos volúmenes durante un tiempo suficiente para medir señales Doppler asociadas con drones de movimiento lento, estando dispuesto el radar para cambiar a un subconjunto diferente de sistemas de antena después de cada duración, de manera que todo el volumen sea monitoreado dentro de un período predeterminado. La combinación de una matriz de observación de un sistema de antenas con una pluralidad de sistemas de antenas conmutadas permite detectar y rastrear drones, con la selección adecuada del período predeterminado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Radar de detección de drones
La presente invención se refiere a un sistema y método para la detección de objetivos utilizando un sistema de radar. Más particularmente, este se refiere a un sistema y método para operar dicho radar de una manera que mejora la probabilidad de detección de drones como objeto diana.
En los últimos años, la disponibilidad de modelos de helicópteros, sistemas aéreos pilotados a distancia (RPAS), vehículos aéreos no tripulados (UAV), multirotores y aviones similares controlados a distancia de diversos tipos y tamaños ha aumentado espectacularmente, en parte debido al coste decreciente de la tecnología que les permite volar sin mucha habilidad y entrenamiento. Dichos aviones (a los que aquí se hace referencia generalmente como drones) a menudo se compran como juguetes, pero a menudo son capaces de transportar cargas útiles tales como cámaras u otros objetos relativamente livianos. Esta capacidad los hace útiles para transportar objetos a lugares de difícil acceso o llevar a cabo trabajos de seguimiento o vigilancia.
No han tardado mucho en utilizarse para tareas socialmente indeseables o ilegales. Un problema creciente es el uso de drones para llevar contrabando a las cárceles, haciendo volar el dron sobre una pared y aterrizándolo en un patio de ejercicios o área similar. Otros usos indeseables de los drones incluyen incursiones en espacios aéreos protegidos o invasión de la privacidad en áreas sensibles.
Por lo tanto, ha surgido la necesidad de poder detectar el uso de drones.
Los sensores acústicos pueden ser útiles a muy corta distancia, pero su utilidad se deteriora en entornos urbanos ruidosos. Los sistemas de vídeo, incluidos los sistemas de imágenes infrarrojas, son útiles para confirmar una presencia detectada de un dron, pero también sufren cuando se encuentran en entornos visualmente desordenados o en condiciones climáticas adversas y en la oscuridad, y nuevamente a menudo tienen dificultades para detectar drones a distancias más largas (tales como más de varias decenas de metros), un objetivo gran angular proporciona una buena cobertura angular pero no puede detectar el dron a distancias más largas, mientras que los teleobjetivos proporcionan un buen rendimiento a largas distancias, pero sólo con un campo de visión muy estrecho.
Se pueden utilizar sistemas de radar, pero como la velocidad de los drones es tan variable y, a menudo, cero, pueden quedar atrapados fácilmente por la filtración de desorden que los radares suelen utilizar para eliminar los retornos de objetos estáticos. Sus velocidades y características de vuelo también suelen coincidir con las de las aves, por lo que los radares han sido propensos a producir altas tasas de falsas alarmas cuando se utilizan contra drones.
La Publicación de patente de EE. UU. No. 2015/323658 A1 describe una tecnología de radar marino de estado sólido basada en una antena de arreglo cilíndrico no giratoria. Se utilizan múltiples módulos de transmisión/recepción para formar el haz de antena, lo que permite variar la secuenciación del haz, el tiempo de permanencia en cada posición del haz, la resolución y la forma del haz para hacer el mejor uso de la energía disponible. Se pueden utilizar formas de onda con una alta relación de trabajo en la transmisión para hacer un uso eficiente de los amplificadores de potencia de estado sólido.
La presente invención tiene como objetivo proporcionar un medio para la detección de drones que al menos mejore una o más de las desventajas de la técnica anterior.
De acuerdo con la invención, se proporciona un radar de detección de drones que comprende cinco paneles, cada uno de los cuales incluye un sistema de antena, los paneles están dispuestos sobre o dentro de un recinto que mantiene los paneles en posiciones predeterminadas, el recinto comprende un cuarto de esfera alrededor del cual se disponen los paneles. y en el que tres de los paneles están ubicados en una fila inferior del recinto y dos de los paneles están ubicados en una fila superior del recinto. Cada sistema de antena está dispuesto para transmitir, usando un transmisor, una señal a un sector asociado, y para recibir, usando un receptor, señales reflejadas desde objetivos en el sector, en donde los sectores asociados con los sistemas de antena forman colectivamente un volumen monitorizado, y en donde un subconjunto de sistemas de antena está activo en cualquier momento dado, en donde cada subconjunto de sistemas de antena está dispuesto para monitorizar su(s) sector(es) respectivo(s) durante un tiempo antes de que ocurra un cambio a otro subconjunto, con el radar dispuesto para cambiar a un subconjunto diferente de sistemas de antena después de cada duración, de modo que todo el volumen sea monitorizado dentro de un período predeterminado. La duración para cada sector respectivo es de hasta 0.2 segundos, y cada sistema de antena está dispuesto para monitorizar un sector de aproximadamente 60° en acimut y 45° en elevación.
Por lo tanto, la invención proporciona beneficios asociados con los radares fijos, es decir, radares que tienen una vista estática larga de una escena y, por lo tanto, son capaces de medir señales que tienen frecuencias Doppler bajas, al mismo tiempo que proporciona los beneficios de los radares que tienen antenas que pueden cambiar la dirección de sensibilidad, permitiendo así escanear un volumen más amplio, en comparación con un radar fijo normal.
Ventajosamente, en algunas realizaciones, todo el volumen puede monitorizarse cada dos segundos, o cada segundo, medio segundo o cuarto de segundo. La naturaleza de los drones, y sus patrones y velocidades de vuelo habituales, es tal que varios (por ejemplo, 3, 5, 10 o 15) paneles separados, y por lo tanto, sectores dentro del volumen de interés, manteniendo al mismo tiempo un tiempo de permanencia suficiente en cada uno, y también manteniendo un seguimiento suficiente en un objetivo. Preferiblemente, se proporciona un tiempo de permanencia en cada sector de entre 50 ms y 0.5 s, y más preferiblemente el tiempo de permanencia está entre 70 ms y 0.2 s. Algunas realizaciones pueden tener un tiempo de permanencia de aproximadamente 0.1 s. Las señales Doppler asociadas con el dron pueden ser las del cuerpo, de uno o de los motores del dron, o de una o más palas del dron, y pueden comprender una, dos o las tres.
Algunas realizaciones pueden tener un tiempo de permanencia variable en cada sector. Por ejemplo, el sistema de radar puede estar dispuesto para cambiar los tiempos de permanencia en aquellos sectores en los que se ha confirmado un objetivo. El tiempo de permanencia se puede aumentar, por ejemplo, para permitir una precisión de medición mejorada de un objetivo. Alternativamente, puede reducirse para permitir un mayor tiempo de permanencia y, por lo tanto, mayor sensibilidad, en otros sectores donde no se han detectado objetivos, pero donde se sospecha (por ejemplo, basándose en otra inteligencia) que ellos están presentes. La precisión del seguimiento se puede lograr aumentando la velocidad a la que se visita un sector determinado (por ejemplo, uno en el que se ha detectado un objetivo), por ejemplo, disminuyendo el tiempo de permanencia en algunos o todos los sectores, o cambiando la secuencia de conmutación para priorizar aquellos sectores donde se ha detectado un objetivo.
Convenientemente, cada subconjunto de sistemas de antena puede comprender un único sistema de antena de radar (que generalmente comprende un par de antenas de transmisión y recepción, aunque en algunas realizaciones se podría usar la misma antena para ambos propósitos). Por lo tanto, tal realización puede comprender un radar que tiene n sistemas de antena, donde cada sistema de antena se activa a su vez, durante al menos un período mínimo de típicamente 0.05 s, y donde un ciclo de conmutación completo se completa en no más de 2 segundos. Por lo tanto, el período mínimo y la duración del ciclo completo pueden adaptarse al número de sistemas de antenas que componen el radar y al tamaño del volumen que se monitoriza.
Cada antena receptora en un sistema de antena está dispuesta preferiblemente para recibir señales de objetivos dentro de un sector que cubre un decimoquinto, décimo o más preferiblemente un quinto, cuarto o tercio de un volumen de interés. Por lo tanto, todo el volumen de interés puede circular con relativa rapidez, en comparación con muchos radares que tienen antenas escaneadas mecánica o electrónicamente. Esto permite una actualización relativamente rápida y, al mismo tiempo, proporciona suficiente tiempo de permanencia dentro del sector de monitorización de un sistema de antena particular para detectar el dron objetivo.
Ventajosamente, en cada panel hay una antena transmisora y una antena receptora, que juntas forman un único sistema de antena. Esto es particularmente ventajoso cuando las señales transmitidas son CW (onda portadora), tal como FMCW, o cuando la antena receptora funciona como un arreglo en fase (que puede ser o no un arreglo en fase de fase variable (orientable)). Alternativamente, se puede utilizar una antena común tanto para transmisión como para recepción. Ventajosamente, cada panel tiene una pluralidad de antenas receptoras elementales que colectivamente forman la antena receptora, que están dispuestas para producir una pluralidad de haces receptores. Convenientemente, los haces receptores pueden configurarse como haces receptores fijos y estáticos, que pueden combinarse en el procesador (o en un formador de haces separado) en una operación de formación de haces, para proporcionar una resolución angular mejorada de los objetivos detectados dentro del sector. Las antenas receptoras elementales pueden disponerse ventajosamente para permitir que sus patrones de haz elemental se sumen vectorialmente o se combinen de otro modo, permitiendo así el uso de técnicas de superresolución, tales como monopulso o similares, para proporcionar una mayor precisión angular. Mediante tales combinaciones se pueden producir múltiples haces receptores. La combinación también puede incluir ventajosamente el ajuste de la fase o amplitud de las señales recibidas, para cambiar la dirección efectiva de máxima sensibilidad del(de los) haz(haces) combinados. Preferiblemente, la pluralidad de antenas elementales están dispuestas en una matriz de n por m, donde n y m son al menos 2, y pueden ser iguales. Por lo tanto, se puede realizar procesamiento de superresolución tanto en azimut como en elevación. Tenga en cuenta que un panel puede ser un panel físico que puede ser, por ejemplo separable como una unidad del radar, o puede comprender un área del radar, formando el área un panel ficticio.
Más ventajosamente, el radar puede comprender cinco sistemas de antena, dispuestos para monitorizar un volumen de 180° en acimut y 90° en elevación. Alternativamente, el radar puede comprender diez sistemas de antena, dispuestos para monitorizar un volumen de 360° en azimut y 90° en elevación.
Cada panel puede comprender además un circuito de RF frontal acorde con un sistema de radar. Por lo tanto, el lado de transmisión puede comprender un convertidor ascendente y un amplificador de potencia, y el lado de recepción puede comprender un amplificador de bajo ruido y medios de conversión descendente. Algunas realizaciones pueden emplear un formador de haz analógico y/o un digitalizador en el panel. Algunas realizaciones pueden tener formación de haz digital realizada en el panel, mientras que otras pueden tener dicha funcionalidad empleada de forma centralizada, para todos los paneles. Algunas realizaciones pueden tener la función de formación de haces distribuida entre una pluralidad de operaciones de formación de haces diferentes, que pueden ser todas digitales, todas analógicas o una combinación de ambas.
Para mantener los costes bajos, cada panel puede ser ventajosamente sustancialmente idéntico y puede estar dispuesto para conectarse a una unidad de control central que comprenda al menos el procesador y la memoria. El radar también puede comprender medios centrales de generación de formas de onda, tales como un generador de señales, que luego se distribuye a los paneles.
El recinto puede albergar el procesador, el almacenamiento y otros elementos como una fuente de alimentación.
Ventajosamente, algunas realizaciones de la invención pueden tener un procesador que está dispuesto para controlar los paneles para activarlos en secuencia, recorriendo el volumen bajo observación uno o más sectores a la vez. Algunas realizaciones pueden optar por operar un solo panel a la vez, para mantener los requisitos de procesamiento de datos a niveles más modestos para reducir el coste. Otros pueden optar por operar dos o más paneles simultáneamente, por ejemplo tener una mayor tasa de actualización.
El procesador puede estar dispuesto para proporcionar una alerta si las señales son características de ser reflejadas desde un dron, o puede estar dispuesto para mostrar objetivos en una pantalla.
Para aquellas realizaciones que emplean una serie de elementos de antena de recepción elementales, que juntos forman una antena de recepción, se pueden emplear otras formas de procesamiento de haces múltiples, tales como conmutación electrónica de la dirección del haz de recepción o, de otro modo, escanear un haz de recepción. Una técnica de este tipo es útil para obtener mediciones de precisión mejoradas de un objetivo que se ha confirmado como de interés. Convenientemente, cada panel puede disponerse para proporcionar múltiples haces simultáneamente, que pueden procesarse, por ejemplo, como se describió anteriormente, para proporcionar ganancia adicional y/o precisión angular. Cada panel puede disponerse como una matriz fija, que se activa y desactiva en secuencia.
Ventajosamente, algunas realizaciones de la invención pueden tener una interfaz para conexión con otros radares, para permitir que el sistema se sincronice con radares conectados similares para evitar interferencias no deseadas entre ellos. Esto se puede lograr, por ejemplo, asegurando que el radar no transmita a un sector (y/o sector adyacente) que esté siendo iluminado por otro radar, o en el que esté ubicado otro radar, para evitar enviar energía directamente hacia otro radar mientras ese otro radar está recibiendo desde la dirección del primero, o hacia un objetivo iluminado por otro radar, lo que puede causar ruido o interferencia. También se puede utilizar para proporcionar una instalación biestática o multiestática, en la que un radar actúa, en un instante dado, como transmisor, mientras que uno o más radares están dispuestos para recibir la señal (o sus reflejos desde los objetivos).
Por lo tanto, algunas realizaciones de la invención pueden comprender una pluralidad de radares, cada uno del tipo descrito anteriormente, en donde cada uno de la pluralidad de radares está dispuesto dentro de un vecindario y está sincronizado usando una interfaz, de modo que no pueden transmitir dos radares en un sector visible para dos o más radares dentro del vecindario en un momento dado.
Además, algunas realizaciones de la invención pueden comprender una pluralidad de radares, cada uno del tipo descrito anteriormente, en donde cada uno de la pluralidad de radares está dispuesto dentro de un vecindario y está sincronizado usando una interfaz, de manera que no se permite que dos radares transmitan uno hacia el otro simultáneamente dentro de la misma banda de frecuencia o de una cercana.
La interfaz que conecta dos o más radares entre sí también puede usarse para proporcionar un enlace de comunicaciones entre sistemas de radar que forman una red, en donde cada radar de la red puede controlarse para sincronizar su conmutación con otros radares de la red. Cada radar puede controlarse adicionalmente para utilizar frecuencias o bandas de transmisión diferentes a las de otros en la red, donde de otro modo podrían producirse interferencias. Se pueden organizar uno o más radares en un grupo para adaptar sus frecuencias operativas, ya sea mediante control manual de un controlador humano, o mediante detección o predicción automática de interferencia basada en la recepción de la interferencia o conocimiento previo (por ejemplo, transmitida a través de la red) de las características operativas de los radares vecinos. La interfaz también se puede utilizar para compartir datos sobre objetivos detectados, para permitir que múltiples radares coordinen los objetivos detectados y las trayectorias entre ellos.
En algunas realizaciones, se puede usar un controlador separado para controlar cada radar y determinar una disposición de temporización de transmisión para evitar los choques mencionados anteriormente. El controlador independiente también puede controlar los canales o bandas de frecuencia de cada sistema de radar de la red. Alternativamente, uno de los radares de la red puede funcionar como radar de control que realiza estas funciones.
Ventajosamente, algunas realizaciones de la invención pueden tener una interfaz (que puede ser la misma o diferente a la mencionada anteriormente) para permitir la integración con un ordenador que proporciona una interfaz de usuario. El ordenador también puede permitir la integración con otros sensores, como sensores de audio o video.
Ventajosamente, algunas realizaciones de la invención pueden tener una interfaz (que puede ser la misma o una interfaz diferente a las mencionadas anteriormente) que permite la conexión a un sistema separado que puede usarse para identificar aún más el objetivo, tal como un sistema electroóptico, o a un sistema utilizado para contrarrestar al objetivo de alguna manera. El sistema electroóptico puede comprender, por ejemplo, una cámara. El sistema para contrarrestar al objetivo de alguna manera puede comprender cualquier contramedida adecuada de un dron, tal como un bloqueador electromagnético, láser o sónico o un arma de energía dirigida, o un sistema que dirija un proyectil o una red al objetivo, o medios para montar un ciberataque a las comunicaciones o procesamiento interno del dron, o cualquier otro sistema adecuado. También puede comprender medios para notificar a un operador humano de la presencia del objetivo, de la posición actual del objetivo, de la posición de origen probable del objetivo (mediante el examen de su historial posicional) y/o de la velocidad, altura y/o dirección actual del objetivo. También puede guiar al operador a la posición u origen actual.
Ventajosamente, algunas realizaciones de la invención pueden tener una interfaz (que puede ser la misma o una interfaz diferente a las mencionadas anteriormente) que permite una conexión entre radares que facilita la cooperación en cuanto al seguimiento de sectores de interés particulares. Por ejemplo, se puede disponer un primer radar situado cerca de un edificio grande para que tenga un alcance más corto, para excluir el procesamiento de retornos desde el edificio, mientras que se puede disponer un segundo radar para monitorizar más allá del edificio en sectores no cubiertos por el primer radar.
La invención se describirá ahora con más detalle y sólo a modo de ejemplo, con referencia a las siguientes figuras, de las cuales:
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de una realización de un radar de la presente invención;
La Figura 2 muestra un diseño de recinto para una realización de la presente invención;
La Figura 3 muestra una disposición de tres radares de la presente invención dispuestos para ver un vecindario; y
La Figura 4 muestra la cobertura aproximada de transmisión y recepción para un radar de cinco paneles.
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques simplificado de una realización de la presente invención. Esta realización tiene cinco paneles 10, de los cuales uno se muestra en detalle. Cada panel es de naturaleza sustancialmente idéntica y tiene antenas y componentes electrónicos frontales, que forman un sistema de antena, montados en el mismo. Todos los paneles tienen en común un procesador 12, que también actúa como interfaz para un generador de forma de onda común 14, además de proporcionar una interfaz para sistemas externos, tales como una pantalla y un controlador, y para otros radares.
Cada panel 1 comprende una antena transmisora 16 y un circuito transmisor 18, que incluye un amplificador de transmisión. Una antena receptora 20 está situada junto a la antena transmisora 16 y está conectada al circuito frontal del receptor 22 que contiene circuitos de amplificación y conversión descendente. Un digitalizador 24 está conectado a una salida del receptor 22, que digitaliza la salida y proporciona sus salidas digitalizadas al procesador 12.
El procesador también controla una función de habilitación 26, que habilita uno (o, en algunas otras realizaciones, más de uno) de los paneles, mientras deshabilita los restantes.
Será evidente para una persona normalmente experta que existen varias interconexiones entre los componentes mostrados y funciones (tales como fuentes de alimentación, componentes de conmutación y enrutamiento, etc.) que no se han mostrado pero que serán necesarias para producir un sistema funcional.
En funcionamiento, el procesador 12 elige un panel para activar, mediante el control adecuado de su línea de habilitación para cada panel. Con un panel habilitado, el procesador controla el generador de formas de onda para generar formas de onda apropiadas para conversión ascendente y transmisión por el transmisor 18 y la antena 16 en ese panel. La antena del receptor 20 y el extremo frontal del receptor 22 reciben señales tales como cualquier reflejo de señales transmitidas desde objetos en un volumen a monitorizar. La antena receptora 20 consta de nueve subantenas, en una matriz cuadrada de 3 x 3, cada una de las cuales tiene su propio circuito receptor. El circuito receptor 22 amplifica, filtra y convierte las señales recibidas de cada subantena, listas para su digitalización. por el digitalizador 24. El digitalizador 24 devuelve la información digitalizada al procesador para su procesamiento. Este procesamiento comprende al menos ejecutar rutinas de filtrado, formación de haces, detección y seguimiento de objetivos en los datos del panel.
El procesador controla la duración de la activación del panel actualmente activo (es decir, el tiempo de permanencia) y, una vez transcurrido ese tiempo, cambia a otro panel y repite el proceso anterior, almacenando cualquier objetivo detectado en la memoria. Recorre los paneles en secuencia hasta que se hayan activado los cinco y luego procede a repetir el ciclo. Los objetivos detectados a partir de los datos en un panel pueden ser rastreados a medida que se mueven a un sector diferente, como lo observa otro panel. Si se encuentra un objetivo de interés en un panel, entonces el procesador puede estar dispuesto a aumentar el tiempo de permanencia para ese panel, y puede reducir el tiempo de permanencia en otro panel o paneles donde no se han detectado objetivos.
La Figura 2 muestra dos vistas de una disposición de un recinto 30 de una realización de la presente invención. La Figura 2a muestra una vista en perspectiva, mientras que la Figura 2b muestra una vista de frente. Cinco paneles 31ae están dispuestos alrededor de un cuarto de esfera. Cada panel 31 comprende antenas de transmisión y recepción, como se describió anteriormente, y tiene una cobertura de 60° en acimut y 45° en elevación. Tres paneles 31a-c están ubicados en una fila inferior, mientras que dos paneles 31d-e están ubicados en una fila superior. El recinto es adecuado para montaje en una pared, cerca o superficie vertical similar, o en un poste o mástil.
Una realización adicional (no mostrada) comprende un recinto que comprende un hemisferio, con diez paneles montados sobre él, con seis paneles ocupando una fila inferior y cuatro ocupando una fila superior. Por lo tanto, comprende efectivamente dos de los recintos de la Figura 2 montados espalda con espalda. Una realización de este tipo es útil cuando se requiere una cobertura azimutal de 360°.
Otros ejemplos pueden tener otras configuraciones de paneles, o pueden tener paneles (o antenas) que tengan una cobertura angular diferente.
La Figura 3 muestra una disposición de tres radares, A, B y C, cada uno de los cuales comprende una realización de la presente invención, que están dispuestos para ver los volúmenes respectivos que conforman un vecindario. Cada radar está conectado en red con los demás mediante una interfaz (no mostrada) en cada radar. Así, cada radar tiene conocimiento de diversos parámetros, como la banda de frecuencias y la dirección del haz activo en un momento dado, de los demás. Cada radar tiene un volumen de escaneo azimutal que cubre los otros dos radares. Así, sin que se tomen medidas de mejora, será posible que un radar ilumine un sector que contiene el segundo radar mientras que el segundo radar también ilumina un sector que contiene el primero. En tales circunstancias, la radiación transmitida desde un radar puede interferir con las señales deseadas recibidas en el segundo radar. Esto es particularmente problemático cuando el primer y segundo radar utilizan la misma banda de frecuencia, pero también puede ser problemático cuando las bandas de frecuencia utilizadas por el primer y segundo radar difieren en menos de cierta diferencia de frecuencia.
Por lo tanto, cada radar está dispuesto para seleccionar un sector determinado para su activación basándose en el conocimiento de dónde están transmitiendo los otros radares en ese instante. Este esperará hasta que los radares de un sector determinado dejen de dirigir radiación hacia él, antes de transmitir al sector. Algunas realizaciones pueden disponerse de manera que un radar dado tampoco pueda transmitir a un sector que contenga otro radar si ese otro radar está iluminando su propio sector que se encuentra dentro o adyacente a la posición del radar dado. Esto reduce el nivel de radiación que recibirá un radar determinado desde las bandas laterales de la antena de transmisión de otros radares.
Por ejemplo, el radar A tiene sectores conmutables A1, A2 y A3, y el radar B tiene sectores conmutables B1, B2 y B3, donde cada sector corresponde a un panel activo, por ejemplo como se describe en relación con la Figura 1. El radar A está presente en el sector B1 y el radar B está presente en el sector A2. Así, los radares están dispuestos de manera que el radar A no activa su panel correspondiente al sector A2 al mismo tiempo que el radar B activa su panel correspondiente al sector B1. Asimismo, el radar C también tiene sectores configurados de manera similar, que no se han mostrado (para simplificar la figura), pero tampoco activaría ningún sector que ilumine otro radar cuando ese otro radar esté activando su propio sector que ilumine el radar C.
Se pueden disponer otras realizaciones de radares en red para que funcionen en una disposición biestática o multiestática, en la que las transmisiones de un radar son recibidas por uno o más radares diferentes. Esto puede tener beneficios, incluida una mayor vulnerabilidad a algunas formas de ataque electrónico, o puede usarse para proporcionar una cobertura de radar mejorada, incluido el tiempo de permanencia dentro de un sector determinado o el tiempo de ciclo entre sectores.
Los radares que forman la red pueden disponerse, como se describe anteriormente, para controlar cada uno sus propias transmisiones para evitar o reducir las interferencias. Alternativamente, los radares que forman una red pueden configurarse de modo que haya un radar maestro (u otro controlador separado de los radares) que tenga conocimiento de la disposición de los radares y ordene cada radar en la red de manera adecuada para evitar cualquiera de los conflictos descritos arriba.
La Figura 4 muestra aproximadamente el patrón de cobertura de un radar de cinco paneles. El radar cubre un lapso en acimut de nominalmente 180° y en elevación de nominalmente 90°, como lo indica la ref. 40. Cada panel tiene una antena de transmisión, que tiene una cobertura indicada por los cinco bucles más pequeños (dibujados con una línea continua) 42. Cada panel tiene un arreglo de 3 por 3 subantenas receptoras (no mostradas) en un arreglo cuadrado, las salidas de cada una de las cuales se pueden sumar con las de otra o más subantenas para formar uno o más haces combinados. La suma también puede incluir cambiar la fase y/o amplitud de una o más de las señales de las antenas receptoras elementales para manipular el ancho y/o dirección del haz combinado. Esto permite que se produzcan haces más estrechos y se utilicen para técnicas de superresolución como se mencionó anteriormente. El haz de recepción 44 se produce mediante la suma vectorial de las señales de cada una de las nueve antenas elementales, aplicándose una dirección de fase apropiada para lograr una dirección deseada de máxima sensibilidad. Asimismo, el haz de recepción 46 se produce mediante una suma de vectores similar, con diferentes fases que se orienta para dirigir la máxima sensibilidad del haz en una dirección diferente. Otros haces, por ejemplo, 48, 50, pueden hacerse a partir de otras sumas similares y ajustes de fase o amplitud que se estén realizando, y usarse (tal como con procesamiento monopulso) para proporcionar una mayor resolución angular de los objetivos detectados.
Los haces receptores 44, 46, 48, 50 se forman todos simultáneamente usando un formador de haces digital y, por lo tanto, actúan como haces fijos durante la activación del panel particular.
Como se analizó anteriormente, el patrón de haz de cobertura del radar se conmuta, de modo que sólo un subconjunto (típicamente uno) del haz de transmisión 42, y sus correspondientes antenas y haces receptores, están activos en un momento dado, antes de conmutar al siguiente subconjunto.
Claims (12)
1. Un radar de detección de drones que comprende exactamente cinco paneles (31), cada uno de los cuales incluye un sistema de antena (10), los paneles están dispuestos sobre o dentro de un recinto que mantiene los paneles en posiciones predeterminadas, el recinto comprende un cuarto de esfera alrededor del cual se disponen los paneles, en el que tres de los paneles (31a-c) están ubicados en una fila inferior del recinto y dos de los paneles (31d-e) están ubicados en una fila superior del recinto,
en el que cada sistema de antena está dispuesto para transmitir, utilizando un transmisor (16), una señal a un sector asociado, y para recibir, utilizando un receptor (20), señales reflejadas desde objetivos en el sector,
en el que los sectores asociados con los sistemas de antena forman colectivamente un volumen monitorizado (40), y en el que un subconjunto de los sistemas de antena están activos en cualquier momento, en el que cada subconjunto de sistemas de antena está dispuesto para monitorizar su sector(es) respectivo(s) durante un tiempo antes de que se produzca un cambio a otro subconjunto; y
en el que el radar está dispuesto para cambiar a un subconjunto diferente de sistemas de antena después de cada duración, de modo que todo el volumen se monitoriza dentro de un período predeterminado,
en el que la duración para cada sector respectivo es de hasta 0.2 segundos,
en el que cada sistema de antena está dispuesto para monitorizar un sector de aproximadamente 60° en acimut y 45° en elevación.
2. Un radar como se reivindicó en la reivindicación 1, en el que el período predeterminado es un período de cada segundo, o cada medio segundo.
3. Un radar como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada subconjunto de sistemas de antena comprende un único sistema de antena.
4. Un radar como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el radar está dispuesto para monitorizar un volumen nominal de 180° en acimut y 90° en elevación.
5. Un radar como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada sistema de antena está conectado a un procesador común (12) que está dispuesto para procesar señales digitalizadas de cada antena y para proporcionar una alerta si las señales son características de ser reflejadas desde un dron.
6. Un radar como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el radar está dispuesto para variar el tiempo de permanencia gastado en un sector determinado de acuerdo con si el objetivo se ha detectado dentro de ese sector.
7. Un radar como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de antena (10) de cada panel comprende una antena transmisora y una antena receptora.
8. Un radar como se reivindicó en la reivindicación 7, en el que cada antena receptora comprende una pluralidad de antenas receptoras elementales, cada una de las cuales tiene un patrón de haz que está configurado para ser combinable, en el radar, con patrones de haz de una o más antenas receptoras elementales respectivas, para producir uno o más haces más estrechos en una dirección determinada.
9. Un radar como se reivindicó en la reivindicación 8, en el que el radar está adaptado para manipular la fase y/o amplitud de los haces receptores elementales durante la combinación con otros haces, para adaptar la dirección del haz de uno o más haces más estrechos.
10. Una pluralidad de radares, cada uno de ellos de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que cada uno de la pluralidad de radares está dispuesto dentro de un vecindario, y está sincronizado de manera que dos radares no pueden transmitir radiación dentro de la misma banda de frecuencia en un sector visible a dos o más radares dentro del vecindario en un momento dado.
11. Una pluralidad de radares, cada uno de ellos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que cada uno de la pluralidad de radares está dispuesto dentro de un vecindario, y está sincronizado usando una interfaz, de manera que no se permite que dos radares transmitan entre sí simultáneamente en la misma banda de frecuencia.
12. Una pluralidad de radares, cada uno de ellos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en los que cada uno de los radares está dispuesto en un vecindario, y están sincronizados de manera que un primer radar está configurado para recibir y procesar retornos de objetivos de señales transmitidas por un segundo radar.
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